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（二）伺服电机的容量匹配原则 二、容量匹配 2 ．交、直流伺服电机的容量匹配 图( b ）为常见的矩形波负载转矩、加减速计算模型，其 均方根 转矩由下式计算 以上两式只有在tp比温度上升热时间常数tth 小得多（ tp ≤ tth/4 ）且tp = tg时才能成立，其中tg为冷却时的热时间常数，通常这些条件均能满足。所以选择伺服电机的额定转矩TR时，应使 TR 〉 Trms 交流伺服电机的容量匹配原则与方法与直流电机相同。 一、惯量匹配 二、容量匹配 三、速度匹配 四、伺服电机的选择实例 机电装备伺服系统的 动力方法设计 速度匹配 同样功率的电机，额定转速高则电机尺寸小，重量轻；另外，根据等效转动惯量计算公式（4 一30 ）和等效负载的计算公式（4 一37 ）可以得知， 电机转速越高，传动比就会越大，这对于减小伺服电机的等效转动惯量，提高电机的负载能力有利。因此，在实际应用中，电机常工作在 高转速、低扭矩 状态。 但是，一般机电系统的机械装置工作在低转速、高扭矩状态，所以在伺服电机与机械装置之间需要减速器匹配，在某种程度上讲，伺服电机与机械负载的速度匹配就是 减速器的设计 问题。 减速器的减速比不可过大也不能太小，减速比太小，对于减小伺服电机的等效转动惯量，有效提高电机的负载能力不利，减速比过大，则减速器的齿隙、弹性变形、传动误差等势必影响系统的性能，精密减速器的制造成本也较高。 因此应根据系统的实际情况，在对负载分析的基础上合理地选择减速器的减速比。有关减速器的设计可参考有关资料。 一、惯量匹配 二、容量匹配 三、速度匹配 四、伺服电机的选择实例 机电装备伺服系统的 动力方法设计 * * 伺服系统概述 (1) 伺服系统的一般组成 (2) 伺服系统的分类 (3) 机电一体化装备对伺服系统的要求 伺服系统的一般组成 控制器 + 功率放大 + 执行元件+ 机械部件 + 检测装置 伺服系统的分类 按执行元件分类 伺服系统的分类 按控制原理分类 机电一体化装备对伺服系统的要求 稳、 准、 快 1）、高的稳定性 装备正常工作的先决条件 2）、快速性 配合控制计算机的快速需要 3）、高精度 高精度机电装备的需要 5.4 机电装备伺服系统的动力方法设计 机电装备的特点？ 与普通装备相比 伺服系统的动力方法设计 动力方法设计是在一般机械设计基础上进行的，其目的是确定伺服电机的型号以及电机与机械系统的参数相互匹配，但不计算控制器的参数和动态性能指标，因此这种方法属于静态设计范畴． 对于电气式伺服系统来说，就是要根据伺服系统的负载情况，确定伺服电机的型号．这就是伺服电机与机械负载的匹配问题，即伺服系统的动力方法设计。 在设计伺服系统时，当选定了伺服系统的类型以后．需要选定执行元件。 对于电气式伺服系统来说，就是要根据伺服系统的负载情况，确定伺服电机的型号． 这就是伺服电机与机械负载的匹配问题，即伺服系统的动力方法设计。 伺服电机与机械负载的匹配主要是指 惯量、容量和速度的匹配 一、惯量匹配 二、容量匹配 三、速度匹配 四、伺服电机的选择实例 机电装备伺服系统的 动力方法设计 （一）等效负载惯量J ，的计算 旋转机械与直线运动的机械惯量， 按照能量守恒定律，通过等效换算，均可用转动惯量来表示。 是指伺服系统中运动物体的惯量折算到驱动轴上的等效转动惯量。 一、惯量匹配 （一）等效负载惯量J ，的计算 1 ．联动回转体的转动惯量 在机电系统中，经常使用齿轮副、皮带轮及其它回转运动的零件来传动，传动时要进行加速、减速、停止等控制，在一般情况下，选用电机轴为控制轴，因此，整个装置的转动惯量要换算到电机轴上。当选用其它轴作为控制轴时，此时应对特定的轴求等效转动惯量，计算方法是相同的． 一、惯量匹配 如图所示，轴1 为电机轴，轴2 为齿轮轴，它们的转速分别为n ，和几：轴1 、小齿轮和电机转子对轴1 的转动惯量为，而轴2 和大齿轮对轴2 的转动惯量为。 （一）等效负载惯量J ，的计算 1 ．联动回转体的转动惯量 回转运动的动能各为 一、惯量匹配 现在的控制轴为轴1 ，将轴2 的转动惯量换算到对轴1 的转动惯量时，根据能量守恒定理，转换时能量守恒，则 （一）等效负载惯量